分光光度法测定混合液中Co_Ni_含量分析_何虹

第３３卷第６期２００７年１１月

中国测试技术

ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２００７

分光光度法测定混合液中Ｃｏ（Ⅱ）、Ｎｉ（Ⅱ）含量分析

何

摘

虹１，诸爱士２

（１．浙江省计量科学研究院，浙江杭州３１００１３；２．浙江科技学院生物与化学工程学院，浙江杭州３１００１２）要：采用分光光度法快速测定混合液中的钴和镍，将电渗析与萃取耦合，对ＮｉＣｌ２??６Ｈ２Ｏ与ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ的混合溶

液进行分离。考察了钴和镍测定的影响以及流量、电流强度对分离效果的影响。结果表明：７２０ｎｍ下钴不影响镍的测定，５１０ｎｍ下镍影响钴的测定；电流强度小、流量适中有利于分离。关键词：钴；镍；分析

中图分类号：ＴＨ７４４．１２＋１，ＴＦ８０３．２３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－４９８４（２００７）０６－００１９－０３

Ｃｏ（Ⅱ）ａｎｄＮｉ（Ⅱ）ｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｌｉｑｕｉｄｍｉｘｔｕｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃｍｅｔｈｏｄ

ＨＥＨｏｎｇ１，ＺＨＵＡｉ－ｓｈｉ２

（１．ＺｈｅｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔｒｏｌｏｇｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１３，Ｃｈｉｎａ；

２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｃｏｂａｌｔａｎｄｎｉｃｋｅｌｉｎｌｉｑｕｉｄｍｉｘｔｕｒｅｗｅｒｅｒａｐｉｄｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｗｉｔｈｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｙ．ＡｎｄＮｉＣｌ２?６Ｈ２ＯａｎｄＣｏＣｌ２?６Ｈ２Ｏｉｎｔｈｅｂｌｅｎｄｓｗｅｒｅｓｅｐａｒａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｃｏｕｐｌｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．Ａｆｔｅｒｗａｒｄｓ，ｔｈｏｓｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅＣｏａｎｄＮｉｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｏｓｅａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｉｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｕｃｈａｓｆｌｏｗｒａｔｅ，ｃｕｒｒｅｎｔｓｔｒｅｎｇｔｈｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔＣｏｈａｓｎｏｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅｎｉｃｋｅｌｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｕｎｄｅｒ７２０ｎｍ，ｂｕｔＮｉｈａｓｌｉｎｅａｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅＣｏｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｕｎｄｅｒ５１０ｎｍ．Ａｎｄｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｗｈｅｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓｓｍａｌｌａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｅｉｓｍｏｄｅｒａｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏｂａｌｔ；Ｎｉｃｋｅｌ；Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ

１引言

钴含除，在不到１０ｍｉｎ的情况下就可快速测定镍、量，完全达到了分离的分析要求。

由于现在钴与镍的资源日益枯竭，对大量废弃的特殊合金材料、电池材料、催化剂中分离与回收钴和镍，以便再循环利用就显得十分重要。钴镍分离方法很多，主要有化学沉淀法［１］和溶剂萃取法［２－３］。另外双水相萃取［５］及树脂法［６］、电反萃取法［７］。沉有浮选［４］、

淀法不太适合钴镍浓度大致相当的溶液；溶剂（液高直收率、流程简膜）萃取技术由于具有高选择性、

单、操作连续化和易于实现自动化等优点，已成为钴镍分离的主要工业方法，但该法需要连续多级操作，有机溶剂的毒性大，损失多，污染严重。测定镍钴的方法很多，而高浓度下测定混合液中镍钴的方法不多见。本文通过研究将电渗析、萃取技术耦合组成一个整体的分离技术，利用自行设计的专用设备，采用分光光度法直接测定镍和钴，而镍对钴测定的干扰，采用扣除相应镍量所造成吸光度增加的方法予以消

收稿日期：２００７－０６－１２；收到修改稿日期：２００７－０８－２２基金项目：浙江省自然科学基金项目（Ｙ４０６０５３）作者简介：何

虹（１９７３－），女，浙江杭州市人，工程师，主要

从事化学分析与仪器检定、校准工作。

２

２．１

实验部分

实验设备

ＷＹＬ３０５×２Ｓ型双路直流稳压稳流电源，杭州余

杭四岭电子设备有限公司；

（上ＤＥＬＴＡ３２０型ｐＨ计，梅特勒－托利多仪器海）有限公司；

ＤＤＳ－１１Ａ型电导率仪，上海雷磁仪器厂；

ＷＦＪ７２２Ｅ型可见光光度计，上海光谱仪器有限

公司。

组合式电渗析膜分离实验装置，自制，有四个极室，分别为电极室、原料室、萃取液室和收集室，极室内设有扰动装置，极室间分别用阴离子膜、阳离子膜、阳离子膜与阴离子膜分隔开。

??实验试剂与原料：ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ，ＡＲ；ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ，

ＡＲ；ＨＣｌ，工业品；Ｐ５０７，工业品。２．２实验与浓度分析２．２．１浓度分析

??先配制一定浓度的ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ、ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ溶

２０

液进行波长扫描确定Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋的最大吸收峰波长，再配制系列ＣｏＣｌ２?６Ｈ２Ｏ，?ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ溶液，分别在最大吸收峰波长下测定吸光度，作工作曲线，进行关联。实验中通过测定收集液吸光度，反算浓度。

中国测试技术２００７年１１月

２．２．２实验操作

配制相应浓度的ＣｏＣｌ２?６Ｈ２Ｏ与

图１

?ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ

工作曲线

图２

?ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ工作曲线

?ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ混合液，放入原料室；取萃取

剂、ＮａＯＨ溶液和水配制计划皂化率的萃取液放入萃取液室，用去离子水加适量ＮａＣｌ放入收集室，用去离子水加适量ＮａＣｌ或Ｎａ２ＳＯ４放入电极室；通电先将Ｎｉ２＋、电流、Ｃｏ２＋迁移入萃取液，定时测定电压、电导率及浓度等，待原料室浓度为零或电流不ｐＨ、

变时结束，然后换掉收集室水，在原料室中加ＨＣｌ，通电进行反萃取，定时测定电压、电流、电导率ｐＨ、及浓度等，至电流不变时结束实验。

实验证明溶液中存在ＣｏＣｌ２?６Ｈ２Ｏ对测定?ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ浓度几乎没有影响。

?Ｎｉ对Ｃｏ测定干扰：配制不同浓度的ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ

溶液，用０．５ｃｍ比色皿在５１０ｎｍ下测定其吸光度，结果见图４。

?ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ溶液在５１０ｎｍ下测定有吸光度值，

表明溶液中存在ＮｉＣｌ２??６Ｈ２Ｏ对测定ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ浓度有影响。关系式为：

３实验结果与讨论

ＡＮｉＣｌ?６ＨＯ，５１０＝０．０００２ＣＮｉＣｌ?６ＨＯ＋０．００４４

２

２

２

２

３．１浓度分析与关联

３．１．１波长扫描

分别配制约１０ｇ／Ｌ的ＮｉＣｌ２??６Ｈ２Ｏ与ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ溶液，用０．５ｃｍ比色皿进行波长扫描，结果得到Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋分别在７２０ｎｍ、５１０ｎｍ时有最大吸收峰，实

验就以此波长进行浓度测定。

式中：ＡＮｉＣｌ?６ＨＯ，５１０为５１０ｎｍ下溶液中ＮｉＣｌ２?

２

２

６Ｈ２Ｏ对应的吸光度，ＣＮｉＣｌ?６ＨＯ为在７２０ｎｍ下测定得

２

２

?到的ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ的浓度。

?这样混合溶液可直接在７２０ｎｍ下测定ＮｉＣｌ２

?６Ｈ２Ｏ的浓度，而在５１０ｎｍ下测定ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ浓度

需要扣除ＮｉＣｌ２?６Ｈ２Ｏ的影响值，计算式为：

ＣＣｏＣｌ?６ＨＯ＝１００．０Ａ′ＣｏＣｌ?６ＨＯ－０．４４

２

２

２

２

３．１．２

??ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ、ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ工作曲线

配制一系列浓度的ＮｉＣｌ２??６Ｈ２Ｏ、ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ溶液，用０．５ｃｍ比色皿对ＮｉＣｌ２?６Ｈ２Ｏ溶液在７２０ｎｍ下测定其吸光度，对ＣｏＣｌ２?６Ｈ２Ｏ溶液在５１０ｎｍ下测定其吸光度，结果见图１、２。

由图可以看出线性很好，由此得出浓度与吸光度的关系式为：

式中：Ａ′ＣｏＣｌ

２

?６Ｈ２Ｏ

＝Ａ５１０

总

－ＡＮｉＣｌ

２

?６Ｈ２Ｏ，５１０

；ＣＣｏＣｌ

２

?６Ｈ２Ｏ

为

?ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ的浓度，ｇ／Ｌ；

Ａ５１０总为混合溶液在５１０ｎｍ下测定的总吸光度；Ａ′?６Ｈ２Ｏ浓度对应的ＣｏＣｌ?６ＨＯ为５１０ｎｍ下ＣｏＣｌ２

２

２

吸光度。

ＣＮｉＣｌ?６ＨＯ＝２２２．２２ＡＮｉＣｌ?６ＨＯ－０．３７７８

２

２

２

２

３．２不同流量比较

原料浓度各２０ｇ?Ｌ－１、萃取剂Ｐ５０７皂化率

ＣＣｏＣｌ?６ＨＯ＝１００．０ＡＣｏＣｌ?６ＨＯ－０．４４

２

２

２

２

式中：Ｃ为浓度，ｇ／Ｌ；ＡＮｉＣｌ?６ＨＯ为７２０ｎｍ下溶液的吸

２

２

原料中ＮｉＣｌ２??８０％、６Ｈ２Ｏ与ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ质量比１∶１、

电流强度２．０Ａ，电反萃取原料与萃取剂当量比１∶１、

光度，ＡＣｏＣｌ?６ＨＯ为５１０ｎｍ下溶液的吸光

２

２

度。

截距不为零是由比色皿之间与差别导致。

３．１．３干扰实验

Ｃｏ对Ｎｉ测定干扰：配制浓度为５０

?ｇ／Ｌ的ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ溶液，分别加入不同

量ＣｏＣｌ２?６Ｈ２Ｏ，用０．５ｃｍ比色皿在７２０ｎｍ下测定其吸光度，结果见图３。

图３Ｃｏ对Ｎｉ的干扰图４Ｎｉ对Ｃｏ的干扰

第３３卷第６期何虹等：分光光度法测定混合液中Ｃｏ（Ⅱ）、（Ⅱ）

含量分析Ｎｉ

２１

时酸按理论量３０ｍＬ一次性加入，用收集液中的??（下同），考察ＮｉＣｌ２６Ｈ２Ｏ与ＣｏＣｌ２６Ｈ２Ｏ质量比表示

流量为４５Ｌ???ｈ－１、６０Ｌｈ－１、７０Ｌｈ－１下对分离效果的影响，结果见图５。

图６显示，电流强大愈大，即电流密度愈大，

Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋分离的效果愈差。离子络合需要一定的时

间，电流小，迁移力小，金属离子迁移速度慢，络合完善，这样有利于结合力弱的Ｎｉ２＋先走，结合力强的

Ｃｏ２＋不易从萃取剂液珠络合离子中迁出，因此使两

者分开的幅度增大。但电流过小，会使完成迁移所需的时间加长，虽分开幅度大，但相同时间下，浓度会低。

４结束语

（１）分光光度法可快速直接测定混合液中的钴

和镍，７２０ｎｍ下钴不影响镍的测定，５１０ｎｍ下镍影响钴的测定，干扰呈线性；

（２）实验结果表明：用该技术分离Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋混合金属离子体系可行，可解决常规萃取法过程中油水

图５

流量对分离效果的影响

分相困难、溶剂和萃取剂有损失等缺点；电流强度小、流量适中有利于分离。

参考文献

［１］刘三平，王海北，蒋开喜，等．钴提取分离技术分析与应用

（２）：７３－７６．［Ｊ］．有色金属，２００４，５６

结果表明：流量过大或过小效果相差不多，而流量适中的效果要明显好。这是由于萃取液体系的乳化、流动与传质边界层厚度、膜的浓差极化和膜上吸附的油层厚度均与流速有关。流速较小时一则萃取液乳化不足，Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋进入萃取剂液珠不足，二则边界层厚，三则膜的浓差极化层和膜上油层厚度也厚，传质阻力大，使两者拉开幅度不是很大；流速过大时，一则乳化液滴太小，Ｃｏ从萃取剂液珠中出来很方便，二则边界层薄，三则膜的浓差极化层和膜上油层变薄，传质阻力小，使两者拉开幅度也不是很大；而流量适中，乳化液滴大小适中、边界层厚度与浓差极化层厚度等均适中，与结合能力协同作用，使两者拉开的幅度加大。数据点出现迟是由于前面测不出Ｃｏ２＋浓度。

２＋

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（Ⅱ）ａｎｄｃｏｐｐｅｒ（Ⅱ）［Ｊ］．Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，１９９７，３５７：ｎｉｃｋｅｌ

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３．３不同电流强度比较

其他同３．２，考察电流强度１．５Ａ、２．０Ａ、２．５Ａ、

３．０Ａ对分离效果的影响，结果见图６。

［６］王荣耕，李学平，翟学良．离子交换树脂回收钴镍技术进

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图６

电流强度对分离效果的影响

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